Question

2．通过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料，工业上用CO和H₂合成CH₃OH，请回答下列问题．
（1）恒容密闭容器中，将水蒸气通过红热的炭，产生水煤气．反应为C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g），除升高温度、使用催化剂外，能够使该反应速率增大的措施有增大H₂O（g）的浓度．
（2）将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到容积为2L的恒容密闭容器中，进行下列反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到数据如下：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所 需时间/min
		H2O	CO（g）	H2	CO（g）
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.5	1.5	2
3		2	4	1.0	n	t

①反应CO（g）+H₂O?CO₂（g）+H₂（g）的△H＜0（填“＞”、“=”、“＜”）．
②实验2中，v（CO₂）=0.125mol•L^-1•min^-1，n=3；
③实验2和实验3中CO的转化率关系为：前者等于后者（填“大于”、“等于”、“小于”）．
（3）工业上用CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）合成（CH₃OH）具有重要意义．把一定物质的量的反应物投料于一恒容容器中，测得不同温度下CO转化率与温度和压强的关系，根据如图可判定：
①m、p、q三点化学平衡常数K_m、K_p、K_q的大小关系为Km＞Kp=Kq．
②实际生产条件控制250℃，1.3×lO⁴Pa左右，选择此压强的理由是在250℃，1.3×lO⁴Pa时，CO转化率已较高，再增大压强，CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失．

Answer 1

分析 （1）根据影响化学反应速率的因素分析；
（2）①根据温度升高化学平衡向着吸热方向移动，结合表中数据可得；
②根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率，实验3与实验2为等效平衡，实验3是实验2投入量的两倍，平衡时各物质的含量也为实验2的两倍；
③实验3与实验2为等效平衡，转化率相等；
（3）①根据温度对化学平衡的影响结合图表，分析高反应的△H，再根据化学平衡常数与温度有关可得；
②根据物质转化率判断，转化率越大，条件越合适．

解答 解：（1）增大物质浓度可加快反应速率，则可以增大H₂O（g）的浓度；
故答案为：增大H₂O（g）的浓度；
（2）①由图象可知，实验1和实验3投入量相同，实验3的温度较高，平衡时氢气的量较少，说明平衡逆向移动，则该反应是个放热反应，△H＜0；
故答案为：＜；
②到容积为2L的恒容密闭容器中，实验2中，反应2min到达平衡，平衡时氢气的物质的量为0.5mol，则二氧化碳也为0.5mol，则v（CO₂）=$\frac{0.5mol÷2L}{2min}$=0.125mol•L^-1•min^-1；该反应是个气体体积不变的反应，加压，平衡不移动，实验3是实验2投入量的两倍，互为等效平衡，平衡是各物质的物质的量也为实验2的两倍，则n=3；
故答案为：0.125mol•L^-1•min^-1；3；
③实验2和实验3为等效平衡，则物质的转化率相等；
故答案为：等于；
（3）①由图象可知，温度越高，该反应CO的转化率越小，说明温度升高，反应向着逆方向移动，即该反应是个放热反应，而K与温度有关，对于放热反应，温度升高，K减小，m点温度较低，说明Km比p、q两点大，p、q两点温度相同，K相同，故Km＞Kp=Kq；
故答案为：Km＞Kp=Kq；
②由图象可知：在250℃，1.3×lO⁴Pa时，CO转化率已较高，再增大压强，CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失；
故答案为：在250℃，1.3×lO⁴Pa时，CO转化率已较高，再增大压强，CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失．

点评 本题考查了化学平衡的有关计算和影响化学平衡的因素，题目难度不大，是高考常见类型，注意掌握基础和对题目图象的理解．